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通用型FPSO用长寿命参比电极研究
| 论文题名： | 通用型FPSO用长寿命参比电极研究 |
| 关键词： | 通用型浮式生产储卸油装置;阴极保护;参比电极;腐蚀防护;全寿命周期 |
| 摘要： | 从上世纪70年代起，FPSO被广泛应用于海上油气开采。通用型FPSO与传统方式建造的FPSO相比，设计建造的通用标准化船体用途广泛，能够兼容外转塔、内转塔或者多点系泊系统和立管系统，同时还能适用一系列上部模块及系泊系统解决方案，适应性强，其投产周期可以缩短6到12个月。 FPSO的船体长期作业于有盐雾、潮气和海水等环境中，受到周围介质的作用而产生长期的电化学腐蚀，结构腐蚀非常严重。通常腐蚀会降低结构材料的力学性能，缩短使用寿命，由于FPSO长时间作业于远离陆地的海域，体积庞大且与油田之间有着复杂的管路约束，其无法像一般船舶那样定期进到船坞进行检修，对FPSO采取有效的腐蚀防护措施非常必要。对于FPSO的腐蚀防护，通常使用外加涂层和阴极保护两种方法结合的方式，阴极保护的方法主要分为两种方式：牺牲阳极法和外加电流法。相对于牺牲阳极法，外加电流的方法保护效果更好，且适合长期使用，本文主要针对外加电流的方法进行研究，尤其是关键部件参比电极的研究。 参比电极是通用型FPSO外加电流阴极保护系统中的主要部件之一，其性能的优劣是决定船体是否能处于外加电流阴极保护系统合理保护范围的关键。本文从参比电极的电极体材料与结构设计两个方面进行研究，通过调研对各种参比电极的性能及适用性进行了比较，选用适用于海水环境中使用的Ag/AgCl参比电极和高纯锌参比电极开展电位长期稳定性试验，进一步分析适用于通用型FPSO外加电流阴极保护系统使用的长寿命参比电极。研究高纯锌参比电极的封装结构对设计加工好的参比电极进行结构强度校核，开展水密试验、绝缘测试。试验结果表明参比电极的水密性能和封装材料的绝缘性能均满足规范要求和工程需要。针对参比电极可能遭受意外损毁的情况设计了参比电极水下可更换工装并制定了参比电极水下更换方案。模拟参比电极在FPSO上的安装状态，在实验室开展参比电极水下更换试验。试验成功验证了水下可更换试验方案的合理性，更换完成后的法兰舱密封良好，所设计的参比电极水下更换结构能满足工程化要求。 利用边界元软件，对FPSO水下湿表面结构全寿命周期内的腐蚀防护状态进行数值仿真模拟，依照规范选取合适的边界条件和极化曲线，根据数值模拟结果反复优化辅助阳极的安装数量、位置和输出电流的大小，最终确定一套合理的辅助阳极布置方案和参比电极布置方案，保证所设计的保护方案能够对目标FPSO全寿命周期进行合理有效的保护。 |
| 作者： | 王祥鑫 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 杨宏启;宋世德 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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